一种三维多孔互联骨架锂金属电池负极材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种三维多孔互联骨架锂金属电池负极材料及其制备方法，属于锂金属电池技术领域。所述负极材料由碳纳米管海绵/纳米金属氧化物复合骨架以及包覆在所述骨架表面的金属锂组成，所述复合骨架的三维多孔结构可以有效限制循环过程中的体积膨胀，复合骨架中均匀分布的纳米金属氧化物具有良好的亲锂性，提高了锂离子的形核位点，有助于电镀过程中锂离子成核均匀，抑制枝晶生长；碳纳米管海绵减少了锂离子在纳米金属氧化物之间沉积时形成的孤立的锂，可以有效降低电流密度，提高锂负极的倍率性能。所述方法流程简便，操作简单，而且该负极材料应用于锂金属电池负极时具有优异的倍率性能和循环稳定性，为锂金属电池提供了市场竞争力。

【技术实现步骤摘要】
一种三维多孔互联骨架锂金属电池负极材料及其制备方法
本专利技术涉及一种三维多孔互联骨架锂金属电池负极材料及其制备方法，属于锂金属电池

技术介绍
近年来，随着新能源的不断发展，商业化的传统锂离子电池负极材料已不能满足人们对高容量的需求。金属锂(Li)负极由于其高的理论容量(3860mAhg-1)和低的电位(-3.01Vvs标准氢电极)而越来越受到人们的关注。然而，锂金属电池在多次电镀/剥离过程中，受到枝晶的生长和体积膨胀的影响，导致电池循环稳定性差，且存在严重的安全隐患。枝晶的生长来源于金属Li/电解质的相间性质，同时也受到锂离子浓度、电流密度的不均匀分布和表面形貌的影响。金属Li中电荷分布不均匀，导致成核和沉积不均匀，形成严重的枝晶生长。同时，金属Li的无骨架特性造成了巨大的体积膨胀。在循环过程中，树突和体积的变化可能会导致电池短路，出现严重的安全隐患，比如过热和爆炸。此外，金属Li由于体积的巨大变化和表面形貌的起伏，使得固态电解质间相(SEI)的重复断裂/新生，消耗大量的金属Li和电解质，导致库仑效率(CE)较低。为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维多孔互联骨架锂金属电池负极材料，其特征在于：所述负极材料由碳纳米管海绵/纳米金属氧化物复合骨架以及包覆在所述骨架表面的金属锂组成；/n其中，碳纳米管海绵/纳米金属氧化物复合骨架是通过电化学沉积在碳纳米管海绵上均匀沉积金属氧化物颗粒并经过热处理得到的。/n

【技术特征摘要】
1.一种三维多孔互联骨架锂金属电池负极材料，其特征在于：所述负极材料由碳纳米管海绵/纳米金属氧化物复合骨架以及包覆在所述骨架表面的金属锂组成；
其中，碳纳米管海绵/纳米金属氧化物复合骨架是通过电化学沉积在碳纳米管海绵上均匀沉积金属氧化物颗粒并经过热处理得到的。


2.根据权利要求1所述的一种三维多孔互联骨架锂金属电池负极材料，其特征在于：所述碳纳米管海绵的密度小于20mg/cm3。


3.根据权利要求1所述的一种三维多孔互联骨架锂金属电池负极材料，其特征在于：所述纳米金属氧化物为纳米氧化镍、纳米氧化锌或纳米氧化铜。


4.根据权利要求1所述的一种三维多孔互联骨架锂金属电池负极材料，其特征在于：所述纳米金属氧化物的颗粒粒径为200nm～1000nm。


5.根据权利要求1所述的一种三维多孔互联骨架锂金属电池负极材料，其特征在于：所述复合骨架中纳米金属氧化物表面被金属锂包覆之后的粒径为1μm～5μm。


6.根据权利要求1所述的一种三维多孔互联骨架锂金属电池负极材料，其特征在于：所述复合骨架的比表面积大于170m2/g。


7.一种如权利要求1至6任一项所述的三维多孔互联骨架锂金属电池负极材料的制备方法，其特征在于：所述方法具体步骤如下，
将碳纳米管海绵浸入电化学沉积液中，先采用8mA/cm2～12mA/cm2与0...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢嫚，夏信德，吴锋，郝宇童，罗熳，周佳辉，位广玲，蒋文全，
申请(专利权)人：北京理工大学，珠海鹏辉能源有限公司，有研工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11